1964年2月18日新潟鉄工製の6-1次車で、昭和38年度第2次債務で山形機関区に新製配置された。同ロットの502～505全車が山形に配置された。山形では急行「ざおう」「もがみ」「べにばな」等、奥羽本線系の急行で使用された。1965年度には一部運用が新規配置の弘前へ移管され、同年度中に同ロットの兄弟を含む502～506が弘前へ転出した。その後は東北北部の車両基地間での車両の交換が続き、1966年度には502～505揃って青森運転所へ移動した。青森では1968年の東北本線電化による運用減と、更なる増備車により転出車が続出し、当車は同ロット502～505共に1968年4月14日付で米子へ転出した。米子転出後は早速1969年には冷房化され、急行「だいせん」「伯耆」「さんべ」等山陰本線の急行列車で使用された。「60-3改正」では急行「さんべ」の運用移管に伴い1985年3月15日付で小郡へ転出した。小郡では急行「さんべ」「ながと」で使用されそのままJR西日本へ継承された。JR化後の小郡では急行用として、1990年10月16日付けで赤色ベースの広島急行色Ⅰに、1992年度には緑色ベースの広島急行色Ⅱに変更されたが、急行「さんべ」「ながと」が廃止となり普通列車専属となったため、1998年頃には黄色ベースの広島普通色に変更された。途中
1995年10月1日には組織改正で山口鉄道部となったが運用は変わらない。山口では次第に他区から転入のキハ40系で置き換えが進み、当車は老朽化のため2003年5月30日付で廃車となった。

外観的には、米子地区の形態を色濃く残していた。
前面は、後藤工場タイプの前面補強が施工されている。正面窓上の通風口・水切りは原型のままである。デフロスタは運転室側のみについている。ワイパーは強化型のWP50へ更新されており、それに伴い運転室窓下の手すりが短くなっているのは、後藤工場の標準タイプである。タイフォンカバーは当初からシャッター付きで落成しており、そのまま最後までシャッター付きであった。テールライトは内ばめ式のままである。制御ジャンパ栓受、ステップの位置は後藤工場標準の位置にある。放送用ジャンパ受栓は、関西地区標準のタイフォンとテールライトの間付近にある。
側面では、乗降ドア隅の丸穴が完全になくなっている。その他は概ね原型を保っているが、広島地区の特徴として側面ほぼ中央部窓下にサボ差しが追設されていることが特徴である。
屋根上はすべての通風器が交換され、断面五角形の箱型通風器となっている。これはJR西日本では広島支社に多い特徴である。水タンクは、原型のままである。
床下機器はほぼ原型である。

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